DE2824090B2 - Verfahren zur Herstellung von Titandioxid - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxid gesteuerter Teilchengröße durch direkte Hydrolyse einer schwefelsauren Lösung von Ilmeniterz ohne vorheriges Konzentrieren der sauren Erzlösung. jo

Neben anderen Gebrauchszwecken wird Titandioxid überall in der Welt in beträchtlichen Mengen als Pigment für Anstrichfarben verwendet. Um diesem Gebrauchszweck zu genügen, muß die Teilchengröße des Titandioxids sorgfältig gesteuert werden. So gibt es bereits eine Reihe von Verfahren zur Steuerung oder Einstellung der Teilchengröße von aus den verschiedensten Quellen, z. B. aus Ilmeniterz, gewonnenem Titandioxid. In der Regel erhält man Titandioxid aus Ilmeniterz durch Auflösen des Erzes in einer bestimmten Menge Schwefelsäure und anschließende Hydrolyse der Lösung zur Ausfällung des Titandioxids. Häufig wird bei derartigen Verfahren zur Entfernung von in der Lösung enthaltenem Eisen(III)-sulfat vorder Hydrolyse die Lösung auf einen Titanoxidgehalt von über 200 g/l konzentriert, worauf die konzentrierte Lösung hydrolysiert wird. Diese Maßnahme einer der Hydrolyse vorgeschalteten (ersten) Konzentration der Titanoxidlösung ist auch deshalb besonders wichtig, weil das ohne eine solche Vorkonzentration erhaltene Titandioxid qualitativ schlecht ist und sich nicht zur Verwendung als Pigment eignet (da sich eine Teilchengröße nicht steuern läßt).

Aus der DE-OS 15 92 224 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, nach dem eine geeignete Titansulfatlösung mit einer geeigneten Menge an Keimen beimpft wird. Bevorzugt sollen derartige Keime hergestellt werden, indem eine wäßrige Titantetrachloridlösung, die teilweise neutralisiert worden ist, beispielsweise mit Natriumhydroxid, f>o unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen einer thermischen Hydrolyse unterzogen wird. Das Arbeiten mit Titantetrachlorid ist aus verschiedenen Gründen nachteilig. Zunächst handelt es sich dabei um eine stechend riechende, an feuchter Luft stark rauchende Flüssigkeit. f>5 In Wasser unterliegt Titantetrachlorid bereits unter Normalbedingungen einer Hydrolyse. Daraus ergibt sich offensichtlich die Forderung, die thermische Hydrolyse unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen durchzurühren.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so zu verbessern, daß in verfahrenstechnisch einfacherer Weise ein Titandioxid hervorragender Eigenschaften herstellbar ist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man eine höchstens 200 g TiO₂ pro 1 Lösung enthaltende wäßrige Schwefelsäurelösung 1 bis 2 h auf eine Temperatur von 90° C bis zum Kochpunkt erwärmt, bis der Hydrolysegrad etwa 10 bis 20% beträgt und sich ein Niederschlag filtrierbarer Teilchen bildet, die Lösung zur Entfernung der ausgefallenen TiO₂-Teilchen und zur Gewinnung eines nahezu klaren Filtrats filtriert, danach das Filtrat durch Erhitzen auf eine Temperatur von 90° C bis zum Kochpunkt weiter hydrolysiert und über 5 bis 8 h langsam mit pro 1 Volumenteil Filtrat 6 bis 8 Volumenteilen der ursprünglichen sauren wäßrigen T1O2-Lösung versetzt und schließlich einen hydrolysierten Niederschlag gewinnt.

Erfindungsgemäß erhält man Titandioxid gleichbleibender und hervorragender Teilchengröße aus einer nicht-konzentrierten, schwefelsauren Lösung mit höchstens 200 g, vorzugsweise weniger als 180 g Titanoxid pro 1 Lösung, indem man die nicht-konzentrierte Lösung 1 bis 2 h auf eine Temperatur von 90° C bis zum Kochpunkt erhitzt, bis ein Hydrolysegrad von etwa 10 bis 20% erreicht ist. Danach wird die teilweise hydrolysierte Titandioxidlösung zur Entfernung der gebildeten großen weißen filtrierbzren Titandioxidteilchen und zur Gewinnung eines nahezu klaren Filtrats filtriert. Das bei dieser Filtration erhaltene Filtrat kann dann zur weiteren Hydrolyse erneut erhitzt werden, wonach innerhalb von 5 bis 8 h unier Einhaltung des genannten Temperaturbereichs langsam mit weiterer nicht-hydrolysierter und nicht-konzentrierter schwefelsaurer Titanoxidlösung, d. h. der ursprünglichen sauren wäßrigen TiO₂-Lösung versetzt wird. Andererseits braucht das nahezu klare Filtrat nicht durch direktes Erhitzen weiter hydrolysiert zu werden. Vielmehr kann die zusätzliche nicht-hydrolysierte und nicht-konzentrierte schwefelsaure Titandioxidlösung innerhalb von 5 bis 8 h direkt zu dem Filtrat gegeben werden, das dauernd eine Temperatur von 90°C bis zum Kochpunkt aufweist. Pro Volumenteil Filtrat werden 6 bis 8 Volumenteile der ursprünglichen sauren wäßrigen TiO₂-Lösung verwendet.

Es muß als überraschend bezeichnet werden, daß durch das einfache Vermischen des oben genannten Filtrats mit der ursprünglichen sauren wäßrigen TiO₂-Lösung und durch thermische Hydrolyse in dem genannten Temperaturbereich ein hydrolysierter Niederschlag mit hervorragenden Eigenschaften erhältlich ist, ohne daß in aufwendiger Weise spezielle Keime, z. B. aus einer wäßrigen Titantetrachloridlösung, hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet im Rahmen einer langsamen und gleichbleibenden weiteren Hydrolyse die Herstellung von Titandioxid gesteuerter Teilchengröße. Dabei steht, wenn die Titandioxidteilchen langsam im Filtrat wachsen gelassen werden, die Größenzunahme der Teilchen im Verhältnis zu der zugesetzten Menge an der ursprünglichen sauren wäßrigen TiO₂-Lösung. Die erfindungsgemäß erhältlichen Titandioxidteilchen lassen sich ohne Schwierigkeiten filtrieren und mit Wasser waschen. Sie besitzen dann einen Farbindex in dei Größenordnung von 1500 oder darüber im Vergleich zu einem Farbindex von 1250, wie er im allgemeinen nach den üblichen

Verfahren erhalten wird.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel

Eine nicht-konzentrierte Mutterlauge in Form einer wäßrigen Lösung von, jeweils bezogen auf 11 Lösung, 152,7 g Titandioxid, 3 g Ti₂O₃, 71 g FeO, 92,9 g freier H₂SO₄ und 377,3 g Gesamt-H₂S0₄ wird auf eine Konzentration von 130 g Titandioxid pro 1 eingeengt und auf eine Temperatur von 100° C erhitzt Nachdem eine 18,5%ige Hydrolyse des Titandioxids stattgefunden hat, haben sich große Titandioxidteilchen gebildet. Das Erhitzen wird nun abgebrochen. Nach 90minütigem Kühlen wird die Lösung zur Entfernung der großen Titandioxidieilchen filtriert Das hierbei erhaltene

Filtrat wird dann wiederum auf eine Temperatur von etwa 9O⁰C erhitzt, wobei man eine hydrolysierte Saatlösung erhält 500 ml der erhaltenen Saatlösung werden in einen Kolben gefüllt auf eine Temperatur von etwa 90° C weiter erhitzt und innerhalb von 6 h langsam und tropfenweise mit 31 frischer, nicht-konzentrierter Mutterlauge derselben Zusammensetzung, wie sie die ursprüngliche Mutterlauge aufwies, versetzt Während des Zutropfens wird die Temperatur auf etwa 90° bis 100° C gehalten. Hierbei erfolgt eine weitere Hydrolyse. Nach Beendigung des 6stündigen Zutropfens wird das Hydrolyseprodukt abfiltiert mit Wasser gewaschen, getrocknet und zu Titandioxid eines mit Hilfe eines Colorimeters ermittelten Farbindex von 1.595 calciniert Die Endmenge an erhaltenem Titandioxid beträgt 200 g.

Claims (1)

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Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Titandioxid gesteuerter Teilchengröße durch direkte Hydrolyse einer schwefelsauren Lösung von Ilmeniterz ohne vorheriges, Konzentrieren der sauren Erzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine höchstens 200 g T1O2 pro 1 Lösung enthaltende wäßrige Schwefelsäurelösung 1 bis 2 h auf eine Temperatur von 90⁰C bis zum Kochpunkt erwärmt, bis der Hydrolysegrad etwa 10 bis 20% beträgt und sich ein Niederschlag filtrierbarer Teilchen bildet, die Lösung zur Entfernung der ausgefallenen TiC>2-Teilchen und zur Gewinnung eines nahezu klaren Filtrats filtriert, danach das Filtrat durch Erhitzen auf eine Temperatur von 90⁰C bis zum Kochpunkt weiter hydrolysiert und über 5 bis 8 h langsam mit pro 1 Volumenteil Filtrat 6 bis 8 Volumenteilen der ursprünglichen sauren wäßrigen TiC>2-Lösung versetzt und schließlich einen hydrolysierten Niederschlag gewinnt.